RU2748724C1

RU2748724C1 - Tricycle with tilting stand and loading platform for mining farming

Info

Publication number: RU2748724C1
Application number: RU2020132916A
Authority: RU
Inventors: Марат Савкузович Льянов; Шота Нугзарович Пицхелаури; Сослан Аликович Сланов
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2021-06-01

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to tricycles with a tilting frame and a cargo platform for mining farms. The tricycle includes a frame with a tricycle carrying system together with a front steer wheel and a cargo platform. The cargo platform has the ability to rotate as a whole relative to the rear axle in a plane perpendicular to the direction of travel. The frame on one side is pivotally connected with the rear axle casing by means of two rods. The rear axle on the other side is pivotally connected to the cargo platform. The mechanism for tilting the frame of the cargo platform consists of two electric screw linear actuators. Linear actuators are pivotally connected to the cargo platform by fixed supports fixed at equal distances from the frame attachment point. At the other ends, the linear actuators are hinged to the rear axle casing at equal distances from the longitudinal axis of symmetry of the tricycle. The vertical position of the frame is continuously monitored by a pendulum roll sensor.EFFECT: increased stability against lateral overturning on a slope.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к трехколесным транспортным средствам применяемым в горных условиях эксплуатации и может быть использовано при проектировании трициклов.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to three-wheeled vehicles used in mountainous operating conditions and can be used in the design of tricycles.

Известен трицикл, представляющий собой трехколесное транспортное средство с колесами, симметричными по отношению к средней продольной плоскости, максимальная конструктивная скорость не более 50 км/ч, двигатель с рабочим объемом более 50 см3 [1]. Недостатком этого трицикла является меньшая по сравнению с четырехколесным транспортным средством боковая устойчивость против опрокидывания, которая особенно проявляется в горных условиях эксплуатации.Known tricycle, which is a three-wheeled vehicle with wheels symmetrical with respect to the average longitudinal plane, the maximum design speed is not more than 50 km / h, an engine with a working volume of more than 50 cm3 [1]. The disadvantage of this tricycle is the lower lateral stability against overturning compared to a four-wheeled vehicle, which is especially evident in mountainous operating conditions.

Известен также трицикл с наклоняющемся остовом и передним управляемым колесом относительно заднего моста в поперечном направлении, наклон обеспечивается электролебедкой путем одновременного наматывания и разматывания тросов при воздействии на пульт управления. Основными недостатками этого трицикла является сложность механизма наклона и не возможность без участия водителя, автоматически сохранять вертикальность остова на косогоре [1].There is also known a tricycle with a tilting frame and a front steerable wheel relative to the rear axle in the transverse direction, the tilt is provided by an electric winch by simultaneously winding and unwinding the cables when acting on the control panel. The main disadvantages of this tricycle are the complexity of the tilt mechanism and the impossibility, without the participation of the driver, to automatically maintain the verticality of the frame on the slope [1].

Технической задачей изобретения является создание надежного и недорогого транспортного средства, приспособленного к работе в фермерских хозяйствах в горных условиях, обладающего повышенной устойчивостью против бокового опрокидывания и курсовой устойчивостью.The technical object of the invention is to create a reliable and inexpensive vehicle, adapted to work on farms in mountainous conditions, with increased resistance to lateral rollover and directional stability.

Поставленная задача достигается тем, что трицикл с наклоняющимся остовом и грузовой платформой для горных фермерских хозяйств, включающий остов с несущей системой трицикла вместе с передним управляемым колесом и грузовой платформой, с возможностью поворота относительно заднего моста в перпендикулярной, относительно направления движения плоскости, отличающийся тем, что рама с одной стороны шарнирно при помощи двух тяг связана с кожухом заднего моста, который с другой стороны шарнирно связан с грузовой платформой, механизм наклона остова которой состоит из двух электро-винтовых линейных актуаторов, связанных с грузовой платформой шарнирно неподвижными опорами, закрепленными на равных расстояниях от места крепления остова, другими концами также закреплен шарнирно с кожухом заднего моста на равных расстояниях от продольной оси симметрии трицикла, при этом постоянный контроль вертикального положения остова осуществляется маятниковым датчиком крена, а управляющий сигнал исполнительному механизму посылается блоком управления.The task is achieved by the fact that a tricycle with a tilting frame and a loading platform for mountain farms, including a frame with a tricycle carrying system together with a front steerable wheel and a loading platform, with the ability to rotate relative to the rear axle in a plane perpendicular to the direction of movement, characterized by the fact that that the frame on one side is pivotally connected by means of two rods to the rear axle casing, which on the other side is pivotally connected to the cargo platform, the frame tilt mechanism of which consists of two electro-screw linear actuators connected to the cargo platform by hinged fixed supports, fixed on equal distances from the frame attachment point, the other ends are also hinged to the rear axle casing at equal distances from the longitudinal axis of symmetry of the tricycle, while the vertical position of the frame is constantly monitored by a pendulum roll sensor, and the control signal to the actuator ismu is sent by the control unit.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 изображена схема трицикла с наклоняющимся остовом в виде грузовой платформы, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сзади.The essence of the invention is illustrated by drawings: FIG. 1 shows a diagram of a tricycle with a tilting frame in the form of a cargo platform, side view; in fig. 2 - the same, rear view.

Трицикл содержит раму 1 (фиг. 1), связанные с ней переднее управляемое колесо 2 и кузов в виде грузовой платформы 3, которые как одно целое могут наклоняться относительно заднего моста 7, с эластичными колесами на концах 5, благодаря шарниру 10, связывающий раму 1 с кожухом заднего моста 12. Актуаторы 13, являющиеся механизмом наклона, связаны с грузовой платформой 3 шарнирно неподвижными опорами 8, закрепленными на равных расстояниях от места крепления остова, другими концами также закреплены шарнирно с кожухом 11 заднего моста 7, который прикреплен к мосту серьгами 12 на равных расстояниях от продольной оси симметрии трицикла.The tricycle contains a frame 1 (Fig. 1), a front steered wheel 2 and a body in the form of a cargo platform 3, which as a whole can tilt relative to the rear axle 7, with elastic wheels at the ends 5, thanks to the hinge 10, which connects the frame 1 with a rear axle casing 12. Actuators 13, which are a tilt mechanism, are pivotally connected to the cargo platform 3 by fixed supports 8, fixed at equal distances from the frame attachment point, the other ends are also hinged to the rear axle casing 11, which is attached to the axle by shackles 12 at equal distances from the longitudinal axis of symmetry of the tricycle.

Согласно изобретению, в трицикле с симметричным расположениям задних ведущих колес и передним управляемым колесом остов вместе с передним управляемым колесом и грузовой платформой, может как одно целое поворачиваться относительно заднего моста в поперечном направлении (боковом), причем кожух заднего моста с одной стороны шарнирно связан с грузовой платформой, механизм наклона которого представляет собой два линейных электро-винтовых актуатора, связан с грузовой платформой шарнирно неподвижными опорами, закрепленными на равных расстояниях от места крепления остова, другими концами также закреплен шарнирно с кожухом заднего моста на равных расстояниях от продольной оси симметрии трицикла, управление механизмом наклона осуществляется автоматически в зависимости от угла наклона опорной поверхности, указанный технический результат достигается за счет установленного на подвижный остов маятникового датчика крена и блока управления (рис. 1). Когда трицикл находится на поперечном склоне, его остов отклонен от вертикали, на это реагирует датчик крена, который осуществляет постоянный контроль положения кузова в окружающем пространстве и посылает импульс в блок управления, который формирует управляющий сигнал исполнительному механизму. В результате механизм наклона включается и стремится поддерживать остов трицикла в вертикальном положении. Так как транспортные средства движутся по склонам с небольшими скоростями, у такой системы будет достаточное быстродействие, чтобы вовремя выравнивать остов трицикла и не допустить его опрокидывание.According to the invention, in a tricycle with symmetrical arrangements of rear driving wheels and a front steer wheel, the frame together with the front steer wheel and the cargo platform can be rotated as a whole relative to the rear axle in the transverse direction (lateral), and the rear axle casing is pivotally connected on one side to a cargo platform, the tilt mechanism of which is two linear electro-screw actuators, is connected to the cargo platform pivotally by fixed supports fixed at equal distances from the frame attachment point, the other ends are also pivotally fixed to the rear axle casing at equal distances from the longitudinal axis of symmetry of the tricycle, control of the tilt mechanism is carried out automatically depending on the angle of inclination of the supporting surface, the specified technical result is achieved due to the pendulum roll sensor and control unit installed on the movable frame (Fig. 1). When the tricycle is on a transverse slope, its skeleton is deflected from the vertical, the roll sensor reacts to this, which constantly monitors the position of the body in the surrounding space and sends a pulse to the control unit, which generates a control signal to the actuator. As a result, the tilt mechanism is activated and tends to maintain the tricycle frame in an upright position. Since vehicles move along slopes at low speeds, such a system will have sufficient performance to level the tricycle's skeleton in time and prevent it from overturning.

Принцип работы системы стабилизации остова трицикла на косогоре показан на рис. 1The principle of operation of the tricycle frame stabilization system on the slope is shown in Fig. one

Между основными геометрическими параметрами трицикла соблюдается условие:Between the main geometric parameters of the tricycle, the following condition is met:

где: В, L - колея и база трицикла, L=2h; а - расстояние центра масс от оси переднего колеса; h - высота центра масс.where: B, L - track and base of the tricycle, L = 2h; a is the distance of the center of mass from the axis of the front wheel; h is the height of the center of mass.

Устойчивость трицикла при движении по косогорам зависит от стабилизации его остова. В качестве одного из оценочных показателей поперечной устойчивости трицикла был принят предельный угол поперечного уклона, на котором трицикл может прибывать и двигается без опрокидывания. Если вертикаль, проведенная через центр тяжести трицикла, проходит через точку контакта колеса (нижнего) с почвой, то трицикл находится в состоянии неустойчивого равновесия и характеризуется углом наклона. Очевидно, что поперечная устойчивость трицикла будет напрямую завесить от положения центра масс. С учетом угла наклона косогора, эластичности шин и податливости грунта, положение центра масс решающим образом влияет на все параметры устойчивости. Для того чтобы заложить в конструкцию трицикла все те необходимые параметры, которые обеспечат его максимальную потенциальную устойчивостью при движении в поперечном направлении склонов, необходимо также рассмотреть возможность перемещения центра масс в сторону возвышенности склона как один из методов, способствующих обеспечению безопасного движения колесных машин. Изменения направления вектора центра тяжести, изменения величины плеча силы тяжести как восстанавливающего момента можно достичь конструктивно, применив стабилизацию остова трицикла с возможностью сохранения его вертикальности. Именно наличие механизма наклона остова позволит выгодно изменять положение центра масс с целью повышения поперечной устойчивости. Так как движение трицикла по горной местности требует предельного внимания от водителя, необходима система, которая осуществляет постоянный контроль положения кузова в окружающем пространстве, таким образом автоматическое сохранение вертикальности остова трицикла на склоне будет способствовать повышенной устойчивости против опрокидывания.The stability of the tricycle when driving on slopes depends on the stabilization of its skeleton. As one of the estimated indicators of the lateral stability of the tricycle, the limiting angle of the lateral slope was taken, at which the tricycle can arrive and move without overturning. If the vertical drawn through the center of gravity of the tricycle passes through the point of contact of the wheel (lower) with the soil, then the tricycle is in a state of unstable equilibrium and is characterized by an angle of inclination. Obviously, the lateral stability of the tricycle will directly depend on the position of the center of mass. Taking into account the slope angle, tire elasticity and ground pliability, the position of the center of gravity has a decisive influence on all stability parameters. In order to include in the design of the tricycle all those necessary parameters that will ensure its maximum potential stability when moving in the transverse direction of the slopes, it is also necessary to consider the possibility of moving the center of mass towards the slope elevation as one of the methods contributing to the safe movement of wheeled vehicles. Changes in the direction of the center of gravity vector, changes in the value of the gravity arm as a restoring moment can be achieved constructively by using the stabilization of the tricycle skeleton with the possibility of maintaining its verticality. It is the presence of the frame tilt mechanism that will make it possible to advantageously change the position of the center of mass in order to increase lateral stability. Since the movement of the tricycle on mountainous terrain requires the utmost attention from the driver, a system is needed that constantly monitors the position of the body in the surrounding space, thus automatically maintaining the verticality of the tricycle frame on the slope will contribute to increased stability against rollover.

При пребывании и движении трицикла по косогору, изменение положения остова 3 будет осуществляется следующим образом: на отклоненный от вертикали остов 3 трицикла реагирует датчик крена 9, который осуществляет постоянный контроль положения кузова в окружающем пространстве и посылает импульс в блок управления 6, который формирует управляющий сигнал исполнительному механизму 13. В результате механизм наклона 13 включается и автоматически стремится поддерживать остов 3 трицикла в вертикальном положении для предотвращения опрокидывания.When the tricycle is staying and moving along the slope, the change in the position of the frame 3 will be carried out as follows: the roll sensor 9 reacts to the tricycle frame 3 deviated from the vertical, which constantly monitors the position of the body in the surrounding space and sends an impulse to the control unit 6, which generates a control signal to the actuator 13. As a result, the tilt mechanism 13 is activated and automatically tends to maintain the frame 3 of the tricycle in an upright position to prevent overturning.

Выполнение трицикла с возможностью автоматического наклона грузовой платформы и рамы вместе с передним управляемым колесом, и возможностью сохранения вертикальности остова трицикла без вмешательства водителя, независимо от угла косогора, с целью предотвращения опрокидывания при превышении предельного угла наклона в поперечном направлении, дает возможность изменять направление вектора центра масс и тем самым повышает его поперечную устойчивость позволяя трициклу:Execution of a tricycle with the ability to automatically tilt the load platform and frame together with the front steered wheel, and the ability to maintain the verticality of the tricycle frame without driver intervention, regardless of the slope angle, in order to prevent overturning when the maximum inclination angle in the transverse direction is exceeded, makes it possible to change the direction of the center vector mass and thereby increases its lateral stability allowing the tricycle:

- двигаться по крутым косогорам, что расширит его возможности эксплуатации в горных условиях;- move along steep slopes, which will expand its capabilities for operation in mountainous conditions;

- увеличить устойчивость против опрокидывания и курсовую устойчивость;- to increase stability against overturning and directional stability;

- повысить безопасность движения, способствующие сохранению жизни людей и перевозимых грузов, а также даст возможность находиться водителю в безопасном и удобном положении.- increase traffic safety, contributing to the preservation of the lives of people and transported goods, and will also enable the driver to be in a safe and comfortable position.

Шарнирное соединение остова трицикла с кожухом заднего моста позволяет наиболее просто изменять их взаиморасположение. Использование линейных актуаторов в качестве основного механизма наклона обеспечивающего изменение взаиморасположения остова и заднего моста, позволяет с наименьшими затратами механизировать процесс наклона.The articulated connection of the tricycle frame with the rear axle casing allows the most simple change of their relative position. The use of linear actuators as the main tilting mechanism providing a change in the relative position of the skeleton and the rear axle allows mechanizing the tilting process at the lowest cost.

Датчик крена, осуществляющий постоянный контроль положения кузова в окружающем пространстве посылает импульс в блок управления, который формирует управляющий сигнал исполнительному механизму, последний будет стремится поддерживать остов в вертикальном положении, что дает возможность повысить комфортабельность и безопасность езды.The roll sensor, which constantly monitors the position of the body in the surrounding space, sends an impulse to the control unit, which generates a control signal to the actuator, the latter will strive to maintain the frame in an upright position, which makes it possible to increase the comfort and safety of driving.

Claims

A tricycle with a tilting frame and a loading platform for mountain farms, including a frame with a tricycle carrying system together with a front steered wheel and a loading platform, with the ability to rotate as a whole relative to the rear axle in a plane perpendicular to the direction of travel, characterized in that the frame with one the sides are pivotally connected with the help of two rods to the rear axle casing, which, on the other hand, is pivotally connected to the cargo platform, the frame tilt mechanism of which consists of two electric screw linear actuators connected to the cargo platform by hinged fixed supports fixed at equal distances from the frame attachment point, the other ends are also hinged to the rear axle casing at equal distances from the longitudinal axis of symmetry of the tricycle, while the vertical position of the frame is constantly monitored by the pendulum roll sensor, and the control signal to the actuator is sent by the control unit laziness.